宇宙追兇：這顆恆星慘遭「剝皮」

2020-10-12 牧夫天文

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原作者：Rafi Letzter

翻譯：張宇辰

校對: 王婧彧 王茸 張硯斌 楊伯順

審閱：牧夫校對組

美編：徐⑨坤

後臺：庫特莉亞芙卡 李子琦 徐⑨坤

仙后座A是一顆「被剝離」的超新星遺蹟，它實際上可能是在兩顆超新星的快速演替中形成的。

圖片來源: NASA/CXC/SAO CC BY

當一顆巨型恆星死亡時，它的「內臟」被炸向太空。但在這顆星爆炸之前，某個小偷就已經偷走了它的「皮膚」（由膨脹的氣體和塵埃構成的殼狀結構）。現在，天體物理學家認為他們已經找到了罪魁禍首: 另一顆在附近爆炸的恆星。

超新星在太空中相當常見。大多數非常大的恆星會以爆炸的方式結束自己的生命。當它們死亡時，熱氣體雲會在太空中擴散。這些雲裡充滿了在恆星腹部的核反應中融合而成的重原子。但通常雲裡也有氫——最初聚變為氦以啟動恆星內部核反應的元素。這些簡單的單質子原子留在恆星的外層，那裡的壓力和溫度不足以使它們聚變為更重的元素。換句話說，它是未用過的燃料。然而有時，那層「皮膚」會消失。通常，來自附近恆星的引力會將氫的外殼剝離，比如同一雙星系統中的伴星。然而，有時我們並不清楚富含氫的「皮膚」都去了哪裡。很長一段時間以來，超新星殘骸仙后座A (Cas A)的「皮膚」去了哪裡都是個謎，但現在我們知道了。

在一篇新論文中，研究人員設想了一種可以產生像仙后座A這樣「被剝皮」的單顆超新星的情形。就像大多數失去「皮膚」的超新星一樣，它們的故事開始於兩顆在緊密的雙星軌道上圍繞著彼此的兄弟恆星。重要的是，這兩個兄弟在同一時間、同一地點、以幾乎相同的質量出生。理所當然，這兩顆恆星也會存活差不多同樣長的時間。在年老時，它們會變成膨脹的紅巨星，在短時間內相繼死亡，一個接一個。

如果仙后座A的兄弟星率先走到了生命的盡頭，那麼這顆超新星就會對還處於紅巨星階段的仙后座A進行強力噴射，不久後仙后座A也將以同種方式結束生命。

來自澳大利亞墨爾本的引力波發現(OzGrav)ARC卓越中心的研究人員模擬了這一過程。

模擬超新星爆炸剝去恆星外層的快照

圖片來源: Ryosuke Hirai

他們的模擬顯示，只要這兩顆恆星的軌道非常接近，在第一次超新星爆發時，另一顆恆星50%到90%的氫外殼就會被炸毀。

該研究的主要作者、OzGrav天體物理學家Ryosuke Hirai在一份聲明中說:「這足以讓雙星系統中的第二顆超新星變成一顆「被奪去外殼的」超新星，證實了我們提出的假設。」

第一個超新星爆炸也有可能僅僅撕裂它的兄弟恆星的一部分外殼，導致其處於不穩定狀態。在這種情況下，不穩定性導致更多的氫在恆星變成超新星之前被排出。模擬顯示，這顆恆星的反應就像被獵槍擊中一樣，在死亡之前會抽搐並失去燃料。

研究人員寫道，發生這種類型的恆星死亡是極其罕見的——只發生在0.35%到1%的超新星中。

雖然這一假設還沒有得到證實，但研究人員認為它可能適用於另外兩顆已知的超新星:RX J1713.7-3946和G11.2-0.3。

但仙后座A是最令人興奮的例子。原因很簡單，模擬預測在第一個超新星爆炸中丟失的外殼應該還有跡可循：那是在遠離超新星殘骸30到300光年的太空中飄蕩的一股富氫氣體。就仙后座A而言，這股氣體已經被找到——科學家在距離它只有50光年處發現了氫外殼的遺蹟，這精確地符合模型的預測。

Reference:

https://www.space.com/cassiopeia-a-skinned-supernova.html

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版面編排：徐⑨坤

責任編輯：楊伯順

牧夫新媒體編輯部

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